CC BY
60
dostavki gruzov avtomobilnym transportom [The peculiarities of application of logistics principles in the organization of delivering cargos by motor transport]. Vestnik SibAD, 2014, №1, 20-24 pp.
6. Mochalin S. M. Matematicheskaya model opisaniya transportnogo processa v srednix sistemax dostavki gruzov [Mathematical model describing the transport process in medium systems of delivering cargos]. Vestnik OGU, 2004, №2, 185 - 189 pp.
7. Nikolin V. I., Vitvickij E. E., Mochalin S. M. Gruzovye avtomobilnye perevozki [The trucking]. Omsk, izd-vo Variant-Sibir, 480 p.
8. Puzanova I. A. Integrirovannoe planirovanie cepej postavok: uchebnik dlya bakalavriata i magistratury [Integrated planning of supply chains: a textbook for undergraduate and postgraduate programmes] Moscow, izdatelstvo Yurajt, 2014, 320 p.
9. Pustoxina I. Upravlenie cepyami postavok: problemy, ix prichiny i puti resheniya [Supply chain management: problems, their causes and solutions]. Logistika, 2013, №10, 35-37pp.
10. Sergeev V. I. Upravlenie cepyami postavok: uchebnik dlya bakalavrov i magistrov [Supply chain management: a textbook for undergraduate and postgraduate programmes]. Moscow, 2014, 479 p.
11. Tyukina L. V. [Analysis of parameters of request for delivering cargos by motor trasport]. Sbornik nauchnyx trudov molodyx uchenyx po materialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii innovacionnoe liderstvo stroitelnoj i
УДК 621.822.1: 629.33/37
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕДИ
И. О. Олейник, В. В. Евстифеев, Г. А. Голощапов, В. И. Гудрин
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. Рассмотрено формирование составов сложных композиционных сплавов на основе меди для изготовления подшипников скольжения. Проведён ряд экспериментов, направленный на выявление предпочтительного состава шихты, которые показали, что основное влияние на износостойкость оказывает процентное содержание стекла. Композиционный материал может использоваться в парах трения со смазкой и в некоторых случаях без смазки.
Ключевые слова: композиционный материал, шихта, медный порошок, антифрикционные материалы, трибология.
transportnoj otrasli glazami molodyx uchenyx. Omsk, 2014, 352-357 pp.
12. Logistics car transport. Lukinskij V. S., Berezhnoj V. I., Berezhnaya E. V. Moscow, Finance and statistics, 2004, 368 p.
Мочалин Сергей Михайлович (Россия, г. Омск) - доктор технических наук, профессор, декан факультета «Экономика и управление» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e - mail: [email protected])
Тюкина Людмила Владимировна (Россия, г. Омск) - аспирантка Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e - mail: lyudmila. omsk@mail. ru)
Mochalin S. M. (Russian Federation, Omsk) - Ph. D. in Technical Sciences, Ass. Professor, The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e - mail: mochalin_sm@mail. ru)
Tyukina L. V. (Russian Federation, Omsk) postgraduate student The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e - mail: [email protected])
Введение
Качество и эффективность работы машин и агрегатов, уменьшение затрат на их ремонт и обслуживание связано с увеличением сроков службы и надежности входящих в них деталей, а также подшипников [2,3,5]. Их работа часто осуществляется в тяжелых условиях без смазки [1,6] и при смазке агрессивной средой, что способствует коррозионно-механическому изнашиванию. Во многих случаях подшипники целесообразно изготавливать из спеченных
антифрикционных материалов, что позволяет управлять свойствами, вводя определенное количество компонентов и тем самым влияя на их антифрикционные свойства. Технологии порошковой металлургии обладают рядом преимуществ [7, 8]: экономия цветных металлов; снижение стоимости изготовления и уменьшение потерь металла в стружку; повышение производительности труда; высвобождение станочного парка, квалифицированных рабочих и
производственных площадей.
Результаты испытаний
Подшипники скольжения, распорные втулки, торцевые уплотнения, шайбы, подпятники часто изготавливаются из порошковых материалов. Например, используются композиции на основе меди (ПА-БрО, ПА-БрОГр, ПА-БрОХ и т. д.), на основе железа (Ж-Гр1, Ж-Гр3, Ж-Гр7 и т. д.). В состав железографитовых материалов добавляют серу (0,8 - 1,0) % или сульфиды (3,5 - 4,0) %. Это приводит к образованию на трущихся поверхностях сульфидной пленки, улучшающей прирабатываемость деталей пары трения, снижающей износ и схватывание поверхностей.
Технология изготовления подшипников скольжения включает операции:
приготовления шихты из композиций порошков, прессования, спекания, пропитки маслом, калибрования. В качестве присадок, играющих роль твердой смазки иногда применяют графит, сульфиды, фториды, фторопласты, оксиды. В этом случае работа подшипников протекает без жидкой смазки при взаимодействии сухих поверхностей. В реальных условиях поверхность трения адсорбирует газы, пары, влагу окружающей среды, а также зачастую бывает покрыта
окисным слоем. Даже незначительное присутствие этих веществ, удаление которых полностью произвести чрезвычайно трудно, совершенно изменяет картину трения.
Проведён комплекс испытаний шести композиционных порошковых материалов (по два кольцевых и цилиндрических образца) на основе меди (при практически постоянном количестве графита и дисульфида молибдена) с изменением количества стекла (таблица 1). В композиции вводилось небольшое количество раскислителя для очищения поверхности медного порошка с целью улучшения механических свойств материала за счёт повышения работы адгезии (прочности связи на границе порошка меди). Дисульфид молибдена вводился для увеличения твердости и износостойкости материала. Значения коэффициента трения существенно снижаются при введении в состав композиции небольшого количества твёрдой смазки, например, графита. Количественное содержание стекла в композициях варьировалось от 0,7 до 3 %. Микроструктуры материалов приведены на рисунке 1 (количество стекла примерно 1,5 %) и рисунке 2 (количество стекла примерно 3 %).
№ Состав, % Износ И, мкм Суммарный средний износ Ис, мкм Твердость НВ, МПа
сталь композит
1 (MoS2), графит (С), стекло ^02) - (1,4 - 1,6), медь (Си) - остальное 12,25 14,66 11,5 13,93 26,265 840
2 (MoS2), графит (С), стекло ^02) - (2,9 - 3,1), медь (Си) - остальное 1,63 2,45 20,18 21 22,795 775
3 (MoS2), графит (С), стекло ^Ю2) - (0,7 - 0,9), медь (Си) - остальное 3.6 4.7 23,9 25 28,8 668
4 (MoS2), графит (С), стекло ^Ю2) - (1,1 - 1,3), медь (Си) - остальное 7,92 9,38 16,5 17,43 25,275 730
5 (MoS2), графит (С), стекло ^Ю2) - (1,7 - 1,9), медь (Си) - остальное 12,05 15,75 13,06 15,5 32,06 615
6 Графит (С), стекло ^Ю2) - (1,9 - 2,1), медь (Си) - остальное 2,3 17 19,3 621
Таблица 1 - Износ пар трения в зависимости от составов порошковых композиций
Рис. 1. Микроструктура композиционного материала состава №1 (таблица 1)
Рис. 2. Микроструктура композиционного материала состава №2 (таблица 1)
Приготовление шихты из предложенных составов начинали путем завешивания порошков общим весом 200 г., смешивания в течение 10 - 12 часов и дальнейшего спрессовывания при давлении 0,5 - 1 т/см2. Спекание проводили в вакуумной печи при 1050 °С. Время спекания 1ч. На образцах была измерена твердость с помощью микротвердомера ПМТ-3.
Испытания на износостойкость проводили на трёхшариковой машине трения. Элементами пары трения являлись плоское кольцо из порошкового материала и три шара из стали ШХ-15. Перед испытаниями производили приработку шаров с целью получения исходного пятна износа примерно диаметром до 0,5 мм.
Приработка шаров производилась на сменных стальных кольцах при частоте вращения оправки 500 мин-1 и нагрузке 100 Н. Испытания колец из композиционных материалов проводились при граничном
трении в присутствии смазки Литол-24. Нагрузка на шары составляла 120 Н, частота вращения оправки - 500 мин-1, время испытания 15 минут. После отключения привода узел трения расстыковывался и проводилось измерение диаметра пятна износа (рисунок 3б) на шарах с помощью горизонтального компаратора ИЗА-2 (без разборки оправки).
При контактном взаимодействии пары трения, на кольце образуется кольцевая дорожка от скольжения шаров (рисунок 3а). В этом случае износ И (мкм.) кольцевой дорожки определяется глубиной канавки, которая изменяется в зависимости от состава композита. Измерение глубины дорожки скольжения шаров на кольцах производили с помощью микрокатора (головка
измерительная пружинная, ТИП ИГП) [4].
Резул ьтаты сравнительных исп ытани й образцов композиционных материалов на износостойкость приведены на рисунок 4.
Рис.3. Элементы испытуемых пар трения: а - кольцевая дорожка (след скольжения стальных шаров); б - пятно износа на шаре
И, мкм
20
15
10
Износ (композит пмпозита 1,я без Мо$2}
■ Износ композита о
- Износ стали (
\ N Ч ч ч
; с —,—,—,—.— Износ ¡компазищ стали тбезМаБг} N V. Ч ч .
0.5 10 1.5 2.0 2.5 Ш.%
Рис. 4. Результаты испытаний на износостойкость колец из порошков и стальных шариков
Заключение
Исследования показали, что
варьированием составов композиционных материалов можно управлять износом элементов пар трения исходя из функционального назначения каждой из них, и простоты замены одной из них при естественном, при длительной эксплуатации, нарушении посадки.
Библиографический список
1. Воронков, Б. Д. Подшипники сухого трения. -2-е изд., перераб. и доп. / Б. Д. Воронков. - Л.: Машиностроение 1979. - 224 с.
2. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов. - 5-е изд., стер. / Под общ. ред.
Б. Н. Арзамасова, Г. Г. Мухина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 648 с.: с ил.
3. Мошков, А. Д. Пористые антифрикционные материалы / А. Д. Мошков. - М.: Машиностроение,1968. - 208 с.
4. Мельник, С. В. Повышение ресурса опорных катков гусеничных машин путем совершенствования технического обслуживания / С. В. Мельник, Г. А. Голощапов, В. В. Евстифеев // Вестник СибАДИ. - 2014. - №2 (36). - С. 33-37.
5. Лахтин, Ю. М. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений. - 5-е изд., стер. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - М.: "Издательский дом Альянс", 2009. - 528 с.
6. Огневой, В. Я. Машиностроительные материалы: учебное пособие / В. Я. Огневой. -Барнаул: АлтГТУ, 2002. - 343 с.
7. Балабанов, В. И. Нанотехнологии. Наука будущего / В. И. Балабанов. - Серия: Открытия, которые потрясли мир. - М.: ЭКСМО, 2009 - 256 с.
8. Нанотехнологии. Азбука для всех / Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.- 368 с.
STUDY OF OPERABILITY OF COMPOSITE SLIDE BEARINGS BASED ON COPPER
I. O. Oleinik, V. V. Evstifeev, G. A. Goloshapov, V. I. Gudrin
Abstract. There is considered a formation of compounds of complex composite copper-based alloys for the manufacture of slide bearings. There is conducted several experiments aimed at identifying the preferred compound of the burden, showing that the percentage of glass has the main influence on the wearability. The composite material may be used in friction pairs with a lubricantion and, in some cases, without lubrication.
Keywords: composite material, burden, copper powder, anti-friction materials, tribology.
References
1. Voronkov B. D. Podshipniki suxogo treniya [Dry rubbing bearings]. Leningrad, Mashinostroenie, 1979, 224 p.
2. Arzamasov B. N. Materialovedenie: uchebnik dlya vuzov [Materials science: textbook for institutes of higher education]. Moscow, 2003, 648 p
3. Moshkov A. D. Poristye antifrikcionnye materialy [Porous antifrictional materials]. Moscow, Mashinostroenie, 1968, 208 p.
4. Melnik S. V. Goloshhapov G. A., Evstifeev V. V. Povyshenie resursa opornyx katkov gusenichnyx mashin putem sovershenstvovaniya texnicheskogo obsluzhivaniya [Improving resource of road wheels of tracked vehicles by perfecting maintenance]. Vestnik SibADI, 2014, №2 (36), pp. 33 - 37.
5. Lahtin, Y. M., Leontieva V. P. Materialovedenie: uchebnik dlya vysshix texnicheskix uchebnyx zavedenij [Materials science: Textbook for technical institutes of higher education]. Moscow, 2009, 528 p.
6. Ognevoj V. Ya. Mashinostroitelnye materialy: uchebnoe posobie [Engineering materials: Textbook]. Barnaul, 2002, 343 p.
7. Balabanov V. I. Nanotexnologii. nauka budushhego [Nanotechnologies. Science of the future]. Seriya: otkrytiya, kotorye potryasli mir. izd-vo EKSMO, 2009 , 256 p.
8. Nanotechnologies. The alphabet for all. Tretyakova Y. D. Moscow, 2008, 368 p.
Олейник Игорь Олегович (Россия, Омск) -аспирант Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5).
Евстифеев Владислав Викторович (Россия, Омск) - доктор технических наук, профессор кафедры «АКМиТ» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, email: VladEvst@mail. ru).
Голощапов Георгий Алексеевич (Россия, Омск) - инженер Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5).
Гурдин Виктор Иванович (Россия, Омск) -доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5).
Oleinik I .O. (Russian Federation, Omsk) -postgraduate student The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira 5).
Evstifeev V. V. (Russian Federation, Omsk) - Ph. D. in Technical Sciences, Ass. Professor, The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e - mail: VladEvst@mail. ru).
Goloshapov G. A. (Russian Federation, Omsk) -engineer The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5).
Gudrin V. I. (Russian Federation, Omsk) - Ph. D. in Technical Sciences, Ass. Professor, The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5).
